Kausale Rolle des frontostriatalen Schaltkreises bei zielgerichtetem Verhalten (NANCY)

Diese Studie ist eine Crossover-Pilotstudie mit vier Sitzungen mit transkranieller Magnetstimulation (TMS), Elektroenzephalographie (EEG) und Magnetresonanztomographie (MRT), um die kausale Rolle der Delta-Beta-Kopplung beim zielgerichteten Verhalten im dorsolateralen Bereich zu verstehen präfrontaler Kortex (dlPFC) zum dorsalen Striatum-Kreislauf. Teilnehmer, die um Teilnahme an dem Experiment bitten, geben ihre mündliche, dokumentierte Zustimmung, sich einem telefonischen Screening zu unterziehen, um festzustellen, ob der Teilnehmer die anfänglichen Ausschluss-/Einschlusskriterien erfüllt. Die Teilnehmer füllen telefonisch ein MRT- und TMS-Screening-Formular aus, um die Teilnahmeberechtigung sicherzustellen.

Die erste Sitzung wird eine EEG-Sitzung mit der Aufgabe zur belohnungsbasierten Entscheidungsfindung sein. Zu Beginn der Sitzung holen die Ermittler eine schriftliche Einverständniserklärung ein. Anschließend führen die Ermittler gegebenenfalls einen Schwangerschaftstest durch. Die Teilnehmer werden fünf Bewertungen absolvieren: die Snaith Hamilton Pleasure Scale, das Behavioral Activation System und das Behavioral Inhibition System, die zeitliche Erfahrungsskala des Vergnügens, das State-Trait Anxiety Inventory und die Grübelreaktionsskala. Beachten Sie, dass die Teilnehmer aus einer geeigneten Stichprobe stammen und nicht mit einer schweren depressiven Störung diagnostiziert werden müssen. Daher wurden diese Bewertungen ausgewählt, da sie verschiedene Persönlichkeitsmerkmale erheben, die für die Leistung bei der Aufgabe relevant sein könnten.

Die Kopfhautabmessungen jedes Teilnehmers werden berechnet und ein EEG-Netz angelegt. Als nächstes vervollständigen die Teilnehmer eine EEG-Aufzeichnung des Ruhezustands mit offenen und geschlossenen Augen. Dann ist die optimierte Version der Aufgabe „Aufwand für Aufwand zur Belohnung“ (S-EEfRT) abgeschlossen. Diese Daten dienen als Basismessung der Gehirnaktivität ohne jegliche Form von Stimulation. Diese Sitzung dauert etwa 1,5 Stunden. Nach jedem Block der Aufgabe wird die Aufgabenschwierigkeit je nach Leistung erhöht oder verringert. Wenn sich der Teilnehmer am Ende der Sitzung dafür entschieden hat, die schwierige Aufgabe in mehr als 85 % der Zeit oder in weniger als 15 % der Zeit auszuführen, wird der Teilnehmer nicht zur nächsten Sitzung des Experiments eingeladen. Teilnehmer, die ihre Reaktion aufgrund des Anreizes nicht dynamisch ändern, beschäftigen sich nicht mit den relevanten kognitiven Konstrukten, die in dieser Studie untersucht werden.

Die zweite Sitzung findet im MRT statt. In den 24 Stunden vor dieser Sitzung füllen die Teilnehmer ein MRT-Screening-Formular aus, um die Eignung basierend auf den üblichen Kontraindikationen für MRT sicherzustellen. Während der 60 Minuten des Scannens wird ein 5-minütiges strukturelles MR erfasst und die verbleibende Zeit wird verwendet, um so viele Blöcke des S-EEfRT wie möglich zu vervollständigen. Die minimale Anzahl von Sitzungen, die zur Verwendung der Daten erforderlich sind, beträgt 5 Blöcke, was etwa 25 Minuten zum Sammeln erfordert. Wenn ein Teilnehmer die erforderliche Anzahl von Sitzungen nicht absolvieren konnte, wird er von der Studie ausgeschlossen. Funktionelle MRT-Daten werden vor der 3. und 4. Sitzung analysiert, um die Regionen des dorsolateralen präfrontalen Kortex (dlPFC) und des medialen präfrontalen Kortex (mPFC) für die Stimulation zu lokalisieren. In der Lokalisierungsanalyse wird eine Region of Interest-Maske im Kopf des linken Caudat und im linken Nucleus Accumbens gezeichnet und die Region in dlPFC und mPFC mit funktioneller Spitzenkonnektivität in aufgabenbasierter funktioneller Konnektivität zu diesen Regionen. In einem von den Forschern gesammelten Pilotdatensatz wurde festgestellt, dass der Kontrast von Spuren, bei denen eine Entscheidung getroffen wurde, die schwere Aufgabe auszuführen, gegenüber Versuchen, bei denen die leichte Aufgabe ausgewählt wurde, ausreichte, um den vorderen mittleren Frontalgyrus zu lokalisieren. Der Kontrast von Studien, in denen ein hoher versus niedriger Anreiz angeboten wurde, reichte aus, um den medialen präfrontalen Kortex zu lokalisieren. Daher werden die Ermittler Regionen in diesen anatomischen Bereichen mit maximaler Konnektivität zu ihrem jeweiligen Kern im Striatum auswählen.

Die Reihenfolge der Regionen (dlPFC dann mPFC oder mPFC dann dlPFC), auf die TMS in der dritten und vierten Sitzung abzielt, wird randomisiert und ausgeglichen. In der dritten und vierten Sitzung füllen die Teilnehmer ein TMS-Kontraindikations-Screening-Formular aus. Dasselbe TMS-Screening-Formular wird telefonisch und zu Beginn jeder TMS-Sitzung verwaltet. Wenn die Kontraindikationen für das TMS-Formular nicht eindeutig sind, wird der medizinische Monitor, der Epileptologe ist, konsultiert und die endgültige Genehmigung eingeholt. Die Teilnehmer werden mit einem flachen EEG-Netz ausgestattet. In der dritten Sitzung wird die motorische Schwelle jedes Teilnehmers mit Einzelpuls-TMS am Handknopf des linken primären motorischen Kortex mit Echtzeitüberwachung des motorisch evozierten Potenzials unter Verwendung von Elektroden am ersten dorsalen Interosseus-Muskel berechnet. Forscher können auch sichtbare Zuckungen verwenden, um die motorische Schwelle zu berechnen. Die motorische Schwelle ist definiert als die prozentuale Stimulatorleistung, wenn etwa 50 % der Zeit ein motorisch evoziertes Potenzial oder sichtbares Zucken beobachtet wird. Für die vierte Sitzung wird die gleiche Stimulatorintensität wie in der dritten Sitzung verwendet. Die strukturelle MRT und interessierende Regionen (dlPFC und mPFC) werden in die Neuronavigationssoftware importiert. Der Teilnehmer trägt ein dreidimensionales stereotaktisches Tracking-Stirnband und sein Kopf wird mit kanonischen Koordinaten auf der Kopfhaut in seinem strukturellen MRT registriert. Dann wird die TMS-Spule entweder auf mPFC oder dlPFC ausgerichtet und die Position der Spule relativ zum Kopf wird während der gesamten Sitzung aufgezeichnet. Der Teilnehmer führt das S-EEfRT durch, da die gemusterten Züge von TMS bei jedem Versuch geliefert werden. Jeder Block der Studie wird randomisiert, um entweder ein Delta-Beta-Muster (Tripletts von TMS-Impulsen bei 20 Hertz alle 3 Hertz), ein Theta-Gamma-Muster (Tripletts von Impulsen bei 50 Hertz alle 5 Hertz) oder ein arrhythmisches Muster (gleiche Anzahl) zu erhalten von Impulsen und Dauer mit einem zufälligen Intervall zwischen den Impulsen). Nach der Stimulation wird ein Fragebogen mit häufigen Nebenwirkungen von TMS bereitgestellt. Basierend auf den Ergebnissen des Fragebogens zu Stimulationsnebenwirkungen wird ein strukturiertes Interview zu unerwünschten Ereignissen durchgeführt, um mehr Informationen zu Nebenwirkungen zu erhalten, die vom Teilnehmer als "sehr hoch" ausgewählt wurden. Die dritte und vierte Sitzung dauern jeweils etwa zwei Stunden.